Технология получения изделий из пластмасс и полимерных композиционных материалов

В промышленности применяют следующие методы формообразова­ния изделий из пластмасс: экструзия, прессование, литье под давле­нием, спекание, механическая обработка, сварка.

При экструзии расплав полимера непрерывно выдавливается через формообразующее отверстие в виде профиля определенного сечения. Методом экструзии получают профильные изделия: трубы, уголки, по­лосы, стержни. Выдавливание термореактивных материалов осуще­ствляют в пресс-формах на горизонтальных гидравлических прессах (рис. 9.5), а термопластических - с использованием шнековых или червячных устройств - экструдеров (рис. 9.6), что обеспечивает не­прерывное пластифицирование полимера. Пленки и полые трубча­тые изделия получают в сочетании с раздуванием заготовок сжатым воздухом (рис. 9.7).

Прессованием наиболее часто изготавливают изделия из термореак­тивных пластмасс, причем различают прессование прямое (компресси­онное), литьевое (трансферное), непрерывное профильное. На рис. 9.8 показана схема прямого прессования. При загрузке в полость горя­чей нижней пресс-формы (матрицы) материал разогревается до вяз-котекучего (гельного) состояния и под давлением верхней горячей формы (пуансона) принимает форму готового изделия. Изделие выдерживается в пресс-форме под давлением до полного отвердения термореактивного материала, после чего извлекается из формы. Лис­товой и пленочный термопластичный материал прессуется с помо­щью сжатого воздуха или вакуума.

Рис. 9.5. Схема пресс-формы для экструзии термореактивных

полимеров:

1 - зона приема материала; 2 - переходная зона; 3 - профилирующая зона; 4 - мундштук; 5 - зажимная гайка; 6 - фланец для крепления пресс-формы к неподвижной плите пресса; 7- электрические обогреватели; 8- матрица; 9 - нагреваемая обойма; 10 - охлаждаемая обойма; 11 - бункер-наполни­тель материала; 12 - загрузочная полость; 13 - поршень пресса; 14 - фланец для крепления поршня к подвижной плите пресса

LJ

Рис. 9.6. Схема экструдера:

1 - шнек; 2 - загрузочное отверстие; 3 - цилиндр; 4 - водяной или паровой обогрев; 5 - воздушное охлаждение; 6 - дорн; 7 - головка цилиндра; 8 -

мундштук

Сжатый воздух {

■" Рис. 9.7. Схема изготовления пленки раздуванием трубы вверх: 1 - шнек; 2-цилиндр экструдера; 3 и 4-фильтрующие сетка и решетка; 5- дорн; 6- оформляющая головка; 7-электрические нагреватели; £-охлаж­дающее устройство; 9-направляющие ролики; 10- захватывающие валики;

11 - барабан

Рис. 9.8. Схема изготовления изделий прессованием:

а - загрузка шихты в пресс-форму; б - прессование; в - извлечение изде­лия; 1 - пуансон; 2 - матрица; 3 - выталкиватель; 4 - пресс-материал; 5 -

готовое изделие

Рис. 9.9. Схема пневматического (а) и вакуумного (б) прессования: 1 - матрица; 2 - изделие

Схемы пневмоформования и вакуум-формования показаны на рис. 9.9.

Литье пластмасс под давлением характеризуется высокой произво­дительностью, а получаемые изделия - высокой точностью и повы­шенной чистотой поверхности. Этот метод, которым обычно перера­батывают термопластичные материалы, основан на нагреве полимера до вязкотекучего состояния и последующем охлаждении расплава под давлением в пресс-формах литейных машин (рис. 9.10). Технология позволяет получать детали массой от нескольких десятков граммов до 100 кг.

Рис. 9.10. Схема литья под давлением:

I - цилиндр; 2 - поршень; 3 - дозатор; 4 - бункер-накопитель материала; 5 - электрообогреватель; 6 - гильза терморегулятора; 7 - сопло; 8 - крон­штейн; 9 и 14- пружины; 10 - неподвижная плита для крепления пуансона;

II - пуансон; 12-толкатели; 13- матрица; 15- подвижная плита; 16-тра-

верса; 17- упор

Методом спекания изготавливают изделия из термопластов с вы­сокой температурой плавления и большой вязкостью расплава.

Для получения композитов используют технологию формования ручной кладкой с применением оборудования для напыления, в ко­торое входят устройства для подачи смолы, катализатора, рубленого волокна и распылительные устройства с различными видами сме­шивания компонентов (наружным, внутренним и безвоздушным).

Напыление пластмассовых порошков осуществляют с использовани­ем газопламенных горелок (рис. 9.11). Непрерывные производствен­ные процессы предусматривают применение роботизированных авто­матов для напыления (рис. 9.12). Изделия из волокнистых ПКМ изго­тавливают прямым и литьевым прессованием, литьем под давлением. Предварительная намотка волокон осуществляется на вращающуюся оправку с контролируемым углом и расположением армирующего ма­териала. Полиэфирные смолы и стекловолокна являются главными компонентами КМ. Для сосудов высокого давления в качестве связую­щего используют эпоксидные смолы. Производство профильных изде­лий из волокнистых пластиков аналогично экструзии термопластов. Этот процесс называется пултрузия и осуществляется на специальных машинах для изготовления труб и изделий сложного профиля.